本文關鍵詞：H橋級聯(lián)型電力電子變壓器的控制系統(tǒng)研究

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【摘要】：電力電子變壓器(Power Electronic Transformer,PET)作為一種新型電力變壓器,通過在常規(guī)電力變壓器基礎上,引入電力電子變換技術,克服了傳統(tǒng)變壓器的一些固有缺點,使變壓器的一次側(cè)和二次側(cè)電壓和電流可以靈活控制,從而具備了解決現(xiàn)代電力系統(tǒng)面臨的許多新問題的潛力。本文介紹了H橋級聯(lián)型電力電子變壓器的拓撲結(jié)構(gòu)、工作原理及優(yōu)點,重點對電力電子變壓器的相關控制策略進行了研究。首先,詳細分析了單相PWM整流橋、帶變壓器的隔離型雙向DC-DC變換器和三相逆變器的拓撲結(jié)構(gòu)、工作原理及各個開關模態(tài)。進而通過虛擬軸的構(gòu)造,提出了基于單相D-Q變換的單相PWM整流橋的電壓電流雙閉環(huán)解耦控制,使電流快速準確的跟蹤指令電流,實現(xiàn)了輸入電壓電流的同相位。然后提出了隔離型雙向DC-DC的移相角控制,實現(xiàn)了功率的雙向流動可控,并分析了功率的最大傳輸點。最后提出了基于LC濾波器的三相逆變器的電壓電流雙閉環(huán)解耦控制,使逆變器具有良好的動態(tài)性能,實現(xiàn)了輸出電壓的低畸變率。此外,針對各H橋硬件之間存在的差異導致的各H橋直流側(cè)電壓的不平衡,提出了級聯(lián)H橋直流側(cè)電壓均衡控制,通過在各H橋的控制上疊加修正量,實現(xiàn)了電容電壓之間的平衡。針對各個雙主動橋(Dual Active Bridge,DAB)之間存在的硬件差異,導致的各DAB單元功率流動的不平衡,提出了DAB功率均衡控制,通過在各DAB的移相角上疊加修正量,實現(xiàn)各DAB之間的傳輸功率平衡。PET在負載突變時,輸入級和隔離級對輸出功率的改變響應較為緩慢,會出現(xiàn)直流側(cè)電壓波動和輸出電壓畸變,針對此問題,基于PET輸入輸出功率守恒提出了PET前饋控制,通過將PET負載功率前饋到輸入級和隔離級,提高了輸入級和隔離級對PET負載突變的響應能力,增強了PET的穩(wěn)定性。搭建了仿真模型并驗證了上述控制策略的可行性。以DSP和FPGA為開發(fā)平臺,本文介紹了電力電子變壓器的硬件和軟件方面的設計。首先給出了主電路的總體控制結(jié)構(gòu)和輸入、隔離、輸出級的參數(shù)設計方法,然后介紹了包括電壓鑒相電路、采樣調(diào)理電路、故障保護電路和并網(wǎng)電阻在內(nèi)的硬件電路,最后介紹了DSP、FPGA的聯(lián)合控制結(jié)構(gòu),并分模塊介紹了DSP、FPGA程序的設計。
【關鍵詞】：電力電子變壓器 控制策略 電能質(zhì)量 前饋控制
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM41
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題研究背景10-11
• 1.2 電力電子變壓器的發(fā)展11-15
• 1.2.1 電力電子變壓器研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.2 電力電子變壓器分類及特點14-15
• 1.3 本文的主要內(nèi)容15-16
• 第2章 H橋級聯(lián)型電力電子變壓器的結(jié)構(gòu)與原理16-30
• 2.1 輸入級結(jié)構(gòu)與原理17-23
• 2.1.1 單相PWM整流橋結(jié)構(gòu)與原理17-20
• 2.1.2 載波移相調(diào)制20-23
• 2.2 隔離級結(jié)構(gòu)與原理23-27
• 2.3 輸出級結(jié)構(gòu)與原理27-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第3章 電力電子變壓器的控制策略30-48
• 3.1 輸入級控制策略30-34
• 3.1.1 單相D-Q矢量變換30-31
• 3.1.2 電壓電流雙閉環(huán)解耦控制31-33
• 3.1.3 級聯(lián)H橋直流側(cè)電壓均衡控制33-34
• 3.2 隔離級控制策略34-36
• 3.2.1 移相角控制34-36
• 3.2.2 DAB功率均衡控制36
• 3.3 輸出級控制策略36-38
• 3.4 電力電子變壓器前饋控制38-41
• 3.4.1 直流側(cè)電壓波動分析39-40
• 3.4.3 負載波動前饋控制40-41
• 3.5 仿真研究41-46
• 3.6 本章小結(jié)46-48
• 第4章 H橋級聯(lián)型電力電子變壓器的設計48-63
• 4.1 主電路總體結(jié)構(gòu)和參數(shù)設計48-53
• 4.1.1 輸入級主電路參數(shù)設計48-51
• 4.1.2 隔離級主電路參數(shù)設計51-52
• 4.1.3 輸出級主電路參數(shù)設計52-53
• 4.2 控制系統(tǒng)硬件設計53-57
• 4.2.1 電壓鑒相電路54-55
• 4.2.2 采樣調(diào)理電路55
• 4.2.3 故障保護電路55-56
• 4.2.4 并網(wǎng)電阻56-57
• 4.3 控制系統(tǒng)軟件設計57-62
• 4.3.1 DSP程序設計57-60
• 4.3.2 FPGA程序設計60-62
• 4.4 本章小結(jié)62-63
• 結(jié)論與展望63-65
• 參考文獻65-69
• 附錄A 攻讀學位期間所發(fā)表的學術論文69-70
• 致謝70

【參考文獻】

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本文編號：820372